Herstellung von eigenem Filament - Wie man Granulat günstig und effektiv trocknet

Wann und weshalb man Granulat trocknet sollte

Man unterscheidet ganz grob zwischen zwei Typen von Polymeren; polare und unpolare. Unpolare Materialien müssen normalerweise nicht getrocknet werden. Wenn unpolare Materialien (HDPE/PP usw.) Wasser ausgesetzt werden, ist das in etwa so, als würde man Öl in Wasser geben. Fast jedes andere handelsübliche Polymer hat einen gewissen Grad an Polarität und kann daher eine gewisse Menge an Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Viele Materialien werden nur getrocknet, um das Aussehen der Oberfläche zu optimieren. Zu viel Feuchtigkeit kann zu kosmetischen Defekten führen, die als Spreizung oder Silberschlieren bekannt sind (Bild 2). Andere Polymere werden in ihrer Funktion beschädigt, wenn sie mit zu viel Feuchtigkeit verarbeitet werden. Diese Materialien reagieren chemisch mit der Feuchtigkeit (Hydrolyse), was zu einer Verringerung der Materialfestigkeit führt. Diese Tabelle zeigt, welche Materialien getrocknet werden sollten und bei welchen Feuchtigkeit nicht so gravierend ist.

Verschiedene Methoden der Plastiktrocknung

Es gibt mehrere verschiedene DIY-Methoden zum Trocknen von Polymeren; man kann einen Ofen, einen Dehydrator oder einen Vakuumtrockner verwenden. In diesem How-To werden wir uns jedoch auf eine selbstgebaute Dry Box mit Silikagel konzentrieren, da diese Methode die besten Ergebnisse liefert und gleichzeitig günstig, einfach und energieeffizient ist. Eines der Probleme, die wir mit dem Ofen hatten, ist die Überhitzung des Kunststoffs, was zu einer großen Sauerei führen kann. Wir haben versucht, das Silikagel durch einen Haushalts-Dehydrator zu ersetzen, aber Geräte dieser Art sind nicht dafür ausgelegt solch eine niedrige Luftfeuchtigkeit zu erreichen, die für eine effektive Trocknung von Kunststoff jedoch erforderlich ist. Hier ist eine Temperaturtabelle für gängige Polymere zu sehen.

Plastikbox luftdicht machen

Für unsere Dry Box verwenden wir einfach eine Plastikbox, die wir mit einigen Fensterdichtungen aufrüsten, um sie möglichst luftdicht verschließen zu können. Dazu müssen die Fensterdichtungen einfach einmal überall am Rand der Box aufgeklebt werden.

Silikagel besorgen

Silikagel begegnet einem im Alltag z.B. in Schuhkartons oder anderen Verpackungen, in denen es trocken bleiben soll. Es kommt meistens in kleinen Beuteln und hält das Innere trocken, indem es jegliche Feuchtigkeit absorbiert. Das Silikagel funktioniert also auch perfekt bei der Trocknung von Polymeren. Wir benutzen 2KG in unserer Dry Box, es gibt aber keine bestimmte Menge, die in der Dry Box liegen muss. Je mehr davon in der Box vorhanden ist, desto seltener muss das Silikagel herausgenommen und getrocknet werden (mehr dazu später).

Hygrometer besorgen

Ein Hygrometer ist praktisch, um die Luftfeuchtigkeit im Inneren der Dry Box zu überprüfen. Es ist praktisch, eine transparente Box zu verwenden, damit man den Trocknungsprozess jederzeit im Auge behalten kann.

Granulat in der Box platzieren

Wenn man einen Mikroplastikbeutel verwendet, um das Material im Inneren der Trockenbox zu platzieren (wir verwenden einen von Guppyfriend), spart man Zeit, Platz und Frust. Der Beutel hält alles an seinem Platz, während die Feuchtigkeit entzogen werden kann.

Ergebnis überprüfen

Die einfachste Methode, um zu messen, wie viel Feuchtigkeit aufgenommen wurde, ist das Wiegen des Granulats vorher und nachher. Sollte das Granulat z.B. mit Heißluft getrocknet werden, werden leider flüchtige Stoffe aus der Probe freigesetzt, die ebenfalls das Gewicht reduzieren. Daher entspricht der Gewichtsverlust nicht genau der Abnahme von Feuchtigkeit an dem Marterial selbst, sodass die Messung ungenau wird. Der professionelle Ansatz besteht darin, genaue Feuchtemessungen im Trocknungstrichter vorzunehmen. Dies ist mit Messungen der dielektrischen Eigenschaften in Echtzeit möglich. Solche Sensoren sind allerdings sehr teuer und auch kleine Abweichungen sind für den Normalverbraucher meist kein gravierendes Problem.

Silikagel trocknen und erneuern

Nach einer Weile lässt sich feststellen, dass das Kieselgel seine maximale Kapazität an Wasser, die es aufnehmen kann, erreicht hat. Um es von der adsorbierten Feuchtigkeit zu befreien, muss das Silikagel einfach für ein bis zwei Stunden bei ca. 100°C/212°F in den Backofen gelegt werden und es ist so gut wie neu.

Bonus Tip

Schnelle Temperaturwechsel führen zu Oberflächenfeuchtigkeit. Ein einfaches Beispiel: Wenn ein kaltes Getränk im heißen Sommer draußen steht, stellt man fest, dass Wasser an der Oberfläche zu kondensieren beginnt. Dies ist auch bei Kunststoffen der Fall. Wir hatten viele Probleme, weil wir Kunststoff aus der kalten, feuchten Garage in den warmen Produktionsbereich brachten. Dies führte zu einer Menge Oberflächenfeuchtigkeit, die Blasen und Inkonsistenzen in unserem 3D-Druck-Filament erzeugte.